Tez kapsamında, Cu2ZnSnSe4-xSx, farklı kompozisyonlarında CZTS, CZTSe, CZTSeS nanofiberler elektro-eğirme tekniği ile üretilmiştir.
Elde edilen nanofiberlerin, yapısal, elektrokimyasal ve optik karakterizasyonu çalışmaları tamamlanmıştır.
Aktif tabakanın kalınlık, sinterleme süresi ve sinterleme sıcaklığı optimize edilmiştir.
En uygun üretim parametrelerinin, 0,25 ml/h besleme hızında, 25 kV gerilim uygulanarak 4 dk kaplama ile üretilen fiberlerin 500 ºC sıcaklıkta 30 dk sinterlenmesi olduğu tespit edilmiştir.
Elde edilen nanofiberler ek çalışma olarak boya duyarlı güneş hücrelerinde de karşıt elektrot olarak kullanılmış ve yapıya sadece selenyum ilavesi ile verim değerinin %1,32 değerinden %3,81 değerine çıkarılabileceği gösterilmiştir ki bu değer literatürde tek örneği olan %3,90 verim ile hemen hemen aynıdır. Bu bağlamda bu çalışma sadece ön çalışma olup yapılabilecek optimizasyonlar ile verim değerinin daha da arttırılabileceği düşünülmektedir.
6.2. Öneriler
Son dönemlerde teknolojinin gelişimi enerji ihtiyacının artmasına ve bu ihtiyacın karşılanması için alternatif enerji kaynaklarının aranmasına neden olmuştur. Bu arayışla birlikte yenilenebilir enerji kaynakları oldukça dikkat çeken bir alan olmuştur.
Bu tez kapsamında da yenilebilir enerji kaynaklarından birisi olan güneş enerjisinden elektrik elde edilmesi üzerine nanofiberler üretilmiş ve kayda değer verimler elde edilmiştir. Ancak, elde edilen verimler hala istenilen değerlere ulaşamadığından daha fazla optimizasyon çalışması yapılarak ticarileşebilir düzeyde verimlere ulaşılabileceği öngörülmektedir.
Çalışma kapsamında üretilen fiberler yan çalışma olarak boya duyarlı güneş hücrelerinde de karşıt elektrot olarak kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlardan boya
duyarlı güneş hücreleri için karşıt elektrot olarak platine alternatif olabilecek potansiyeli olduğu gösterilmiş olup bu konuda ilave çalışmalar ile verimli boya duyarlı güneş hücreleri üretimi gerçekleştirilebilir.
Ayrıca tez kapsamında üretilen bu malzemelerin hidrojen üretim çalışmalarında denenmiş olması farklı enerji uygulamalarında (yakıt pili, karbondioksit indirgeme, hidrojen üretimi vb.) kullanılabilir olduklarını göstermektedir.
KAYNAKLAR
Aljabour, A., Apaydin, D. H., Coskun, H., Ozel, F., Ersoz, M., Stadler, P., Sariciftci, N. S. ve Kus, M., 2016, Improvement of catalytic activity by nanofibrous CuInS2 for electrochemical CO2 reduction, ACS applied materials & interfaces, 8 (46), 31695-31701.
Balcı, H., 2006, Akıllı (fonksiyonel) tekstiller, seçilmiş kumaşlarda antibakteriyel apre ve performans özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniv., Adana, 25-45.
Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A. ve Zhang, M., 2005, Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility, Biomaterials, 26 (31), 6176-6184.
Brus, L. E., 1984, Electron–electron and electron‐hole interactions in small semiconductor crystallites: The size dependence of the lowest excited electronic state, The Journal of chemical physics, 80 (9), 4403-4409.
Chen, L.-J. ve Chuang, Y.-J., 2013, Directly electrospinning growth of single crystal Cu2ZnSnS4 nanowires film for high performance thin film solar cell, Journal of Power Sources, 241, 259- 265.
Deitzel, J. M., Kleinmeyer, J., Harris, D. ve Tan, N. B., 2001, The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles, Polymer, 42 (1), 261-272.
Demir, A. ve Behery, H. M., 1997, Synthetic filament yarn: texturing technology, Prentice Hall, USA., p. 17-25.
Durmuşoğlu, E. G., 2011, Kuantum Nokta, Metalurji, 160, 31-34.
Gonce, M. K., Dogru, M., Aslan, E., Ozel, F., Patir, I. H., Kus, M. ve Ersoz, M., 2015, Photocatalytic hydrogen evolution based on Cu 2 ZnSnS 4, Cu 2 ZnSnSe 4 and Cu 2 ZnSnSe 4− x S x nanofibers, RSC Advances, 5 (114), 94025-94028.
Gonce, M. K., 2016, Modifiye Edilmiş Nano Parçacıkların ve Kesterit Yapılı Nanofiberlerin Hidrojen Üretiminde Kullanımı, Yüksek Lisans, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 57-58. Hall, S., Szymanski, J. ve Stewart, J., 1978, Kesterite, Cu< 2)(Zn, Fe) SnS< 4), and stannite, Cu< 2)(Fe,
Zn) SnS< 4), structurally similar but distinct minerals, The Canadian Mineralogist, 16 (2), 131- 137.
Hsu, K.-C., Liao, J.-D., Yang, J.-R. ve Fu, Y.-S., 2013, Cellulose acetate assisted synthesis and characterization of kesterite quaternary semiconductor Cu 2 ZnSnS 4 mesoporous fibers by an electrospinning process, CrystEngComm, 15 (21), 4303-4308.
Huang, Z.-M., Zhang, Y.-Z., Kotaki, M. ve Ramakrishna, S., 2003, A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites, Composites science and technology, 63 (15), 2223-2253.
Jamieson, T., Bakhshi, R., Petrova, D., Pocock, R., Imani, M. ve Seifalian, A. M., 2007, Biological applications of quantum dots, Biomaterials, 28 (31), 4717-4732.
Kataphinan, W., 2004, Electrospinning and potential applications, PhD Thesis, The Graduate Faculty Of
The University Of Akron, 6419-6419.
Koç, E. ve Demiryurek, O., 2004, Sentetik Lif Üretim Esasları ve Tekstilde Ekstrüzyon şlemi, Tekstil
Teknoloji, 9, 100-118.
Lam, H. L., 2004, Electrospinning of single wall carbon nanotube reinforced aligned fibrils and yarns, PhD Thesis, The Faculty Of Drexel University, Dissertation Abstracts International, Volume: 65-09, Section: B, 4775; 4222.
Li, M., Mondrinos, M. J., Chen, X. ve Lelkes, P. I., 2006, Electrospun blends of natural and synthetic polymers as scaffolds for tissue engineering, Engineering in Medicine and Biology Society,
2005. IEEE-EMBS 2005. 27th Annual International Conference of the, 5858-5861.
Mali, S. S., Patil, P. S. ve Hong, C. K., 2014, Low-cost electrospun highly crystalline kesterite Cu2ZnSnS4 nanofiber counter electrodes for efficient dye-sensitized solar cells, ACS applied
materials & interfaces, 6 (3), 1688-1696.
Mu, C., Song, Y., Wang, X. ve Wu, P., 2015, Kesterite Cu2ZnSnS4 compounds via electrospinning: A facile route to mesoporous fibers and dense films, Journal of Alloys and Compounds, 645, 429- 435.
Nitsche, R., Sargent, D. ve Wild, P., 1967, Crystal growth of quaternary 122464 chalcogenides by iodine vapor transport, Journal of Crystal Growth, 1 (1), 52-53.
Ozel, F., Kus, M., Yar, A., Arkan, E., Can, M., Aljabour, A., Varal, N. M. ve Ersoz, M., 2015, Fabrication of quaternary Cu2FeSnS4 (CFTS) nanocrystalline fibers through electrospinning technique, Journal of Materials Science, 50 (2), 777-783.
Ozel, F., Kus, M., Yar, A., Arkan, E., Yigit, M. Z., Aljabour, A., Büyükcelebi, S., Tozlu, C. ve Ersoz, M., 2015a, Electrospinning of Cu2ZnSnSe4-xSx nanofibers by using PAN as template, Materials
Letters, 140, 23-26.
Ozel, F., Kus, M., Yar, A., Arkan, E., Can, M., Aljabour, A., Varal, N. M. ve Ersoz, M., 2015b, Fabrication of quaternary Cu2FeSnS4 (CFTS) nanocrystalline fibers through electrospinning technique, Journal of Materials Science, 50 (2), 777-783.
Ozel, F., Yar, A., Aslan, E., Arkan, E., Aljabour, A., Can, M., Patir, I. H., Kus, M. ve Ersoz, M., 2015c, Earth ‐ Abundant Cu2CoSnS4 Nanofibers for Highly Efficient H2 Evolution at Soft Interfaces,
ChemNanoMat, 1 (7), 477-481.
Ozel, F., 2016, Earth-abundant quaternary semiconductor Cu2MSnS4 (M= Fe, Co, Ni and Mn) nanofibers: Fabrication, characterization and band gap arrangement, Journal of Alloys and
Compounds, 657, 157-162.
Özel, F., 2014, Kolloidal manyetik nanoparçacıkların sentezi ve elektronik optoelektronik devre uygulamaları, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, p. 2.
Papkov, D., Zou, Y., Andalib, M. N., Goponenko, A., Cheng, S. Z. ve Dzenis, Y. A., 2013,
Simultaneously strong and tough ultrafine continuous nanofibers, ACS nano, 7 (4), 3324-3331. Ramakrishna, S., 2005, An introduction to electrospinning and nanofibers, World Scientific, p. 10-18. Rangkupan, R., 2003, Electrospinning process of polymer melts, PhD Thesis, The Graduate Faculty Of
The University Of Akron, 5877-5877.
Rayleigh, L., 1882, XX. On the equilibrium of liquid conducting masses charged with electricity, The
London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 14 (87), 184-
186.
Reneker, D. H. ve Chun, I., 1996, Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning,
Nanotechnology, 7 (3), 216.
Reneker, D. H., Yarin, A. L., Fong, H. ve Koombhongse, S., 2000, Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electrospinning, Journal of applied physics, 87 (9), 4531-4547.
Riha, S. C., Parkinson, B. A. ve Prieto, A. L., 2009, Solution-based synthesis and characterization of Cu2ZnSnS4 nanocrystals, Journal of the American Chemical Society, 131 (34), 12054-12055. Sanders, E. H., 2005, Electrostatic processing of polymers and polymer composites, Dissertation
Abstracts International, Volume: 66-03, Section: B, p. 1597; 1583.
Sarılmaz, A., 2016, Yeni Nesil Cu2MSnSe4-xSx (M = Co2+, Fe2+,Zn2+) Nano Alaşımlarının Kolodial Yöntemle Sentezi ve Boya Duyarlı Güneş Hücresi Uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi,
Karamanoğlu Mehmet bey Üniversitesi, 13-14.
Song, Y., Liu, A., Mu, C., Huo, W., Lv, W. ve He, W., 2015, A facile and scalable route to nano- crystallized kesterite Cu2ZnSnS4 fibers via electrospinning/sulfurization, Materials Research
Bulletin, 61, 504-510.
Steinhagen, C., Panthani, M. G., Akhavan, V., Goodfellow, B., Koo, B. ve Korgel, B. A., 2009, Synthesis of Cu2ZnSnS4 nanocrystals for use in low-cost photovoltaics, Journal of the American Chemical
Society, 131 (35), 12554-12555.
Şenol, F., Tayyar, E., Doğan, G. ve Yaman, N., 2005, Nanolifler ve Uygulama Alanları, Tekstil Maraton, 3, 20-25.
Wei, H., Guo, W., Sun, Y., Yang, Z. ve Zhang, Y., 2010, Hot-injection synthesis and characterization of quaternary Cu2ZnSnSe4 nanocrystals, Materials Letters, 64 (13), 1424-1426.
Xu, C., Inai, R., Kotaki, M. ve Ramakrishna, S., 2004, Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering, Biomaterials, 25 (5), 877-886.
Yarin, A. L., Koombhongse, S. ve Reneker, D. H., 2001, Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers, Journal of applied physics, 90 (9), 4836-4846.
Yenel, E., 2012, Kuantum noktacık temelli hibrit güneş pillerine yönelik kuantum nokta yapıların eldesi ve karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 3-9.
ÖZGEÇMİŞ
KİŞİSEL BİLGİLER
AdıSoyadı : DursunTaha ALEMDAR
Uyruğu : TürkiyeCumhuriyeti DoğumYeri ve Tarihi : 01.01.1982 Telefon : Faks : e-mail : alemdar302@hotmail.com EĞİTİM
Derece Adı, İlçe, İl BitirmeYılı
Lise :
Mersin I. End. Mes. Lisesi
İçel/MERSİN 1998
Üniversite :
Selçuk Üniversitesi Fizik Bölümü
Selçuklu/KONYA 2015
Yüksek Lisans : Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
İŞ DENEYİMLERİ
Yıl Kurum Görevi
2015-2016 Selçuklu Cumhuriyet Anadolu Lisesi KONYA Stajyer Öğretmen Sarılmaz A., Alemdar D.T., Kılıç H.Ş., Özel F., 2017, Penternary Cu2ZnSnSe4-xSx Nanofiber Counter Electrodes for Dye Sensitized Solar Cells: Effect of Selenization Process, INTERNATIONAL CONGRESS ON SEMICONDUCTOR MATERIALS AND DEVICES ICSMD-2017, Konya, (26).